城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)研究

馮巍 郝偉 郭宗鵬

（中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東省青島市 266000）

城市軌道交通擁有高準點率、大運力、高安全性、低噪音污染、低土地占用率、低能耗、低排放等優(yōu)點，在緩解交通壓力、改善居民出行條件等方面具備顯著優(yōu)勢。但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，城軌車輛維保工作很容易出現(xiàn)問題，這與爆發(fā)式增長的車輛數(shù)量、車輛信息管理不當?shù)纫蛩卮嬖谥苯雨P(guān)聯(lián)。

1 車輛運維數(shù)據(jù)收集整理模塊設(shè)計

對于城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)來說，車輛運維數(shù)據(jù)收集整理模塊屬于重要組成部分，因此本節(jié)將圍繞設(shè)計目標、設(shè)計思路、具體設(shè)計三方面，深入探討該模塊的具體設(shè)計。

1.1 設(shè)計目標

城軌車輛運維數(shù)據(jù)包括公共數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、質(zhì)保數(shù)據(jù)、維保數(shù)據(jù)共四大類，以維保數(shù)據(jù)為例，主要包括維保記錄、維保工藝文件、修程文件、維保計劃，維保記錄包括所有維保作業(yè)的作業(yè)人員信息和作業(yè)結(jié)果，維保工藝文件包括關(guān)鍵檢修內(nèi)容相關(guān)的物料、人員、工具、注意事項等，修程文件包括具體檢修標準和檢修部件，維保計劃指的是車輛進入質(zhì)保期后的日常檢修計劃。在城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)中，車輛運維數(shù)據(jù)收集整理模塊屬于重要組成部分，該模塊需要以重復性和機械性工作減少、數(shù)據(jù)傳遞風險控制、管理和工作效率提升為目標，具體需要通過電子數(shù)據(jù)形式采集運維數(shù)據(jù)信息，并建立涉及車輛全環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)庫，建立每一個已知故障的索引，保證故障快速定位參考可基于比對提供，模塊還需要量化管理檢修人員工作、管理車輛和人員履歷、管理檢修技術(shù)資源、對服務處理流程進行自動跟蹤，因此需采用圖1 所示的網(wǎng)絡布局設(shè)計[1]。

圖1：網(wǎng)絡布局設(shè)計

1.2 設(shè)計思路

車輛運維數(shù)據(jù)收集整理模塊的設(shè)計需結(jié)合傳統(tǒng)車輛數(shù)據(jù)匯報方式，圍繞以下幾方面開展設(shè)計：

（1）拆分原有工作表單，對相同數(shù)據(jù)收集模塊進行合并，保證重復錄入工作地有效減少；

（2）基于作業(yè)電子工單自動更新數(shù)據(jù)，保證完工記錄自動生成，操作人員工作量將有效降低。還應關(guān)注電子表格格式統(tǒng)一、數(shù)據(jù)錄入格式相同，可通過下拉選擇式錄入規(guī)避數(shù)據(jù)混亂和無效數(shù)據(jù)問題；

（3）基于表單實現(xiàn)自動編號，編號的連續(xù)性能夠在減少工作量的同時實現(xiàn)；

（4）通過設(shè)計電子化工作流程，錄入數(shù)據(jù)后存儲數(shù)據(jù)并實現(xiàn)實時更新，通過第一時間對上傳數(shù)據(jù)查看和審批，即可規(guī)避延遲和遺漏問題；

（5）做好各功能模塊數(shù)據(jù)交換，保證多個模塊能夠隨時調(diào)用同一數(shù)據(jù)；

（6）基于使用者要求進行數(shù)據(jù)的自動調(diào)取，業(yè)務表單的自動生成也需要設(shè)法實現(xiàn)[2]。

1.3 具體設(shè)計

主要開發(fā)語言選擇java，以此降低跨平臺開發(fā)難度，軟件采用B/S 結(jié)構(gòu)設(shè)計，可通過在瀏覽器輸入網(wǎng)址使用，同時使用SSM 整合框架作為軟件框架，數(shù)據(jù)庫、工作流引擎、可視化數(shù)據(jù)工具分別選擇Oracle、Activiti、ECharts3.0。具體設(shè)計將車輛運維數(shù)據(jù)收集整理模塊分為四個子模塊，包括公共數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、維保、質(zhì)保。公共數(shù)據(jù)子模塊的功能包括物料管理、工具管理、人員管理，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子模塊的功能包括報表模板管理、工作流程管理、安全管理、規(guī)章制度、學習文件，維保子模塊的功能包括統(tǒng)計報表、生產(chǎn)管理、維保計劃管理、工藝文件管理、修程管理，質(zhì)保子模塊的功能包括供應商評價、排班管理、電子報單管理、計劃管理、月計劃月總結(jié)管理、周計劃周總結(jié)管理、技術(shù)通知管理、預驗收管理、開箱開口項管理、出廠開口項管理。在上述功能中，電子報單管理功能屬于其中關(guān)鍵，該工作需要電子化作業(yè)流程中的作業(yè)時間、工作內(nèi)容、作業(yè)前準備、車輛號、地點、作業(yè)后檢查等數(shù)據(jù)，以此收集和分析數(shù)據(jù)，有效聯(lián)動各項重點工作和實際作業(yè)內(nèi)容，作業(yè)的可追溯性能夠有效提升，開工審核環(huán)節(jié)的量化也需要得到重視，以此實現(xiàn)作業(yè)體系完善。在傳統(tǒng)作業(yè)流程中，工長或質(zhì)保主管口頭分配作業(yè)任務給操作人員，同時記錄在作業(yè)記錄本上，基于自身經(jīng)驗和工藝文件，操作人員負責物料及工具準備，必要時工長會提供指導，作業(yè)登記完成后登車作業(yè)需要以取得作業(yè)許可為前提，互檢在完工后進行并做好完工記錄填寫。對于技術(shù)通知的作業(yè)內(nèi)容，如涉及布線或部件更換內(nèi)容，需圍繞“人、機、料、法、環(huán)、測”開展檢查，以此保證作業(yè)要求得到滿足，操作人員資質(zhì)、設(shè)備配置情況、工藝用料到位情況、工藝文件編制情況、現(xiàn)場生產(chǎn)安全地圖、工序測量能力配置情況均屬于檢查關(guān)鍵，作業(yè)效率提升、資源浪費規(guī)避可較好得到保障。電子報單功能還涉及開工審核內(nèi)容，其屬于開工前準備范疇，需圍繞“人、機、料、法、環(huán)、測”開展逐一確認，具體的檢查評估需圍繞工序操作人員清單、工序工藝培訓、工序工藝裝備清單、設(shè)備到位情況及狀態(tài)、物料到貨狀態(tài)、執(zhí)行文件操作性、施工環(huán)境檢測記錄、工序檢驗策劃文件清單等開展，各類工作進度的集中管理和監(jiān)控也能夠順利實現(xiàn)[3]。

2 車輛運維數(shù)據(jù)二次計算模塊設(shè)計

車輛運維數(shù)據(jù)二次計算模塊同樣屬于城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)的重要組成部分，為做好該模塊設(shè)計，應關(guān)注三方面要點，包括改進故障處理流程、改進故障數(shù)據(jù)分析方法、故障分析方法使用步驟。

2.1 改進故障處理流程

城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)設(shè)計還需要關(guān)注車輛運維數(shù)據(jù)二次計算模塊，該模塊需要整理和計算錄入的故障數(shù)據(jù)，通過科學分析，準確判斷車輛系統(tǒng)及零部件的具體狀態(tài)，為車輛維保工作提供依據(jù)，降低故障率。需以FMECA 方法為基礎(chǔ)，通過故障率曲線圖方法和FTA 方法進行改進，改進后所有故障均需要開展故障分析，高危害度零部件判斷、檢修規(guī)程科學調(diào)整、故障事前處理、維護計劃的針對性制定均可在流程改進后實現(xiàn)。

2.2 改進故障數(shù)據(jù)分析方法

常用的故障數(shù)據(jù)分析方法往往無法充分分析利用大量數(shù)據(jù)，僅能夠?qū)囕v狀態(tài)進行單一方面的判斷，數(shù)據(jù)浪費問題很容易出現(xiàn)，因此必須設(shè)法以車輛部件或系統(tǒng)為對象，科學開展故障信息管理和分析挖掘，以此得到更全面、全準確的系統(tǒng)狀態(tài)，科學制定維修決策，維修成本降低、維護檢修工作合理性提升、維修效率提高均可順利實現(xiàn)，這類要求可通過FMECA 方法基本滿足，結(jié)合系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)與部件間關(guān)聯(lián)性，通過表格形式展示車輛關(guān)鍵部件危害程度，即可更好預測車輛故障隱患并及時發(fā)現(xiàn)各類隱患，但考慮到該方法的應用較為復雜，因此需設(shè)法對FMECA 方法進行改進，以此在計算機的支持下，更準確分析車輛故障并驗證故障處理措施[4]。

改進后的分析方法主要存在五方面變動：

（1）故障統(tǒng)計步驟。在確定關(guān)鍵零部件和故障嚴酷度標準值時，新項目充分參考了運營多年老項目數(shù)據(jù)，單純依靠經(jīng)驗的主觀估計問題得以規(guī)避，計算誤差能夠有效降低；

（2）故障率計算步驟。在應用FMECA 法的過程中，同時繪制部件故障率曲線和故障率計算，最終處理措施制定需結(jié)合故障率分析結(jié)果和FMECA 法分析結(jié)果，有效性更高的處理措施能夠順利獲?。?/p>

（3）規(guī)避遺漏問題。在確定關(guān)鍵零部件危害性前，可結(jié)合故障率計算結(jié)果和故障統(tǒng)計結(jié)果二次修改關(guān)鍵部件；

（4）檢修調(diào)整評價步驟。在處理措施制定后，對處理措施通過實際數(shù)據(jù)的計算完成有效性判定，實現(xiàn)風險的多級控制，處理措施效果判斷和改進可獲得依據(jù)；

（5）自動計算。使用人員通過選定里程區(qū)間和系統(tǒng)，服務器自動完成各類計算，輔以數(shù)據(jù)收集整理平臺，按模板進行故障等級、故障后果、故障模式、故障零部件、故障組件、故障系統(tǒng)等數(shù)據(jù)的預先設(shè)定，同時進行下拉選擇式錄入，服務器負責統(tǒng)計分類相應故障模式、相應等級的故障，F(xiàn)MECA 方法應用中的大量故障數(shù)據(jù)手動分類步驟能夠有效省略，工作量降低自然能夠順利實現(xiàn)。通過改進，更加嚴謹化的故障分析過程能夠得到保障，更高可信度的分析結(jié)果能夠順利獲取，軌道車輛狀態(tài)真實反映、故障預警和輔助維護作用發(fā)揮也將順利實現(xiàn)。

2.3 故障分析方法使用步驟

在故障數(shù)據(jù)分析方法改進后，具體使用需要結(jié)合城軌車輛關(guān)鍵部件各故障模式存在的不同危害程度，同時與已有維護檢修規(guī)程進行對比，調(diào)整關(guān)鍵部件檢修內(nèi)容和檢修頻次無法滿足城軌車輛性能要求的地方，如縮短維修周期、采取故障后維修、延長維修周期等。使用人員的實際操作和應用FMECA 方法得出結(jié)果的準確性均會影響檢修計劃更改后的有效性，如存在計算結(jié)果不夠準確的FMECA方法應用，或操作過程中使用人員出現(xiàn)錯誤判斷或失誤，檢修計劃調(diào)整錯誤將出現(xiàn)，不必要維護導致的浪費問題或故障隱患無法得到及時有效維護的情況很容易出現(xiàn)。因此，需結(jié)合兩種因素，采用兩種方式進行針對性解決。

在制定措施過程中，需要做好故障率趨勢變化的對比工作，零部件如危害度較低且存在上升的故障率必須予以高度關(guān)注，對可能出現(xiàn)的危害度變高情況進行分析，必要時檢修作業(yè)需要在維護建議到達時進行重點維護或檢查。流程改進后還需要做好檢修調(diào)整評價，考慮到檢修工作需要在規(guī)定時間內(nèi)于庫內(nèi)有效、可靠解決系統(tǒng)故障，因此需要首要保證一定運行可用性和可靠性，次要考慮維修的成本或工作量，因此評價系數(shù)可定義為：

式中的nC、C、T 分別為統(tǒng)計里程區(qū)間內(nèi)庫內(nèi)故障（影響車輛出庫）及正線故障發(fā)生次數(shù)、評價系數(shù)、統(tǒng)計里程區(qū)間，T 可取1個D 類檢修的周期（40 萬km）。檢修工作的成效能夠通過評價系數(shù)C 反映，檢修計劃更改合理性判斷可基于變更前后檢修計劃的評價系數(shù)判斷，如檢修計劃變更前的評價系數(shù)更低，則說明存在變更不合理的檢修計劃，此時影響檢修出庫和車輛正線運行的故障變多，必須重新調(diào)整檢修計劃。如檢修計劃變更前后評價系數(shù)不變，則需要對比檢修總體工作量，如減小意味著變更合理，增加則意味著變更不合理，工作量不變則說明存在無意義變更。如檢修計劃變更前的評價系數(shù)更高，則說明存在變更合理的檢修計劃，此時影響檢修出庫和車輛正線運行的故障變少。

3 結(jié)論

綜上所述，城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)設(shè)計需考慮多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的改進故障處理流程、改進故障數(shù)據(jù)分析方法、故障分析方法使用步驟等內(nèi)容，則提供了可行性較高的城軌車輛維保信息化管理系統(tǒng)設(shè)計路徑。為更好開展城軌車輛維保信息化管理，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的積極應用、標準數(shù)據(jù)庫的科學建設(shè)、手持掃描設(shè)備的全面配備同樣需要得到重視。